嵌入式技术概述_NIOSII处理器系统的软件设计流程和方法(二)

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1、嵌入式技术概述——基于HAL的NIOSII系统软件开发刘兰军8/6/2021硬件抽象层HAL概述1）什么是HAL,基于HAL进行系统软件设计的优点是什么？硬件抽象层HAL是轻量级的运行环境，提供了设备驱动程序接口，应用程序使用设备驱动程序接口访问底层硬件。优点：（1）HAL将应用程序与驱动程序区别开来，使底层硬件的改变对应用程序没有影响，保证了应用程序代码的可重用性；（2）应用程序、驱动程序开发是嵌入式系统软件开发的主要组成部分，对于应用程序开发人员，HAL提供了一套初始化和访问各类设备的函数，统一的API对系统硬件是透明的，开发人员不必关心底层硬件的差异；对于驱动程序开发人员，HAL提供了

2、一套必要的驱动函数，驱动程序调用驱动函数来访问底层硬件，加快了驱动程序的开发。8/6/20212硬件抽象层HAL概述2）基于HAL开发NIOSII软件的特殊优点是什么？NIOSII处理器系统的HAL基于一个特定的SOPCBuilder系统创建，SOPCBuilder与NiosIIEDS之间的紧密集成保证了：（1）用户在创建应用工程时，NiosIIIDE也同时创建了HAL系统库，用户不必创建、复制、编辑HAL系统库，NiosIIIDE自动为用户管理和维护HAL库；（2）若SOPCBuilder的硬件系统发生了改动，NiosIIIDE会自动地对HAL系统库进行更新，保证了底层硬件与应用程序的一致

3、性。8/6/20213硬件抽象层HAL概述3）NIOSII处理器系统的HAL的体系结构HAL提供的服务：1）提供newlibANSIC标准库2）提供设备驱动程序3）提供统一的HAL应用程序接口API4）提供系统初始化：main（）函数执行之前，执行处理器和运行环境的初始化任务5）提供设备初始化：main（）函数执行之前，例化和初始化系统中的各个设备8/6/20214硬件抽象层HAL概述3）NIOSII处理器系统的HAL的体系结构HAL系统库对设备提供的两个服务层次：通用设备模型和驱动程序、头文件和访问函数（1）通用设备模型和驱动程序：通用设备模型是HAL强大功能的核心，用户可采用统一的API

4、编写程序访问提供通用设备模型的设备；HAL为大多数NIOSII系统外设提供驱动程序，使用户可以通过HALAPI访问硬件字符型设备：UART核、JTAGUART核、LCD16207显示控制器定时器设备：TIMER核文件子系统：基于ALTERA主机的文件系统、ALTERA压缩只读文件子系统以太网设备：Ethernet核、LAN91C111EthernetMAC/PHY控制器DMA设备：DMA控制器核、Scatter-gatherDMA控制器核FLASH存储设备：CFIFLASH接口、EPCS串口配置控制器8/6/20215硬件抽象层HAL概述3）NIOSII处理器系统的HAL的体系结构HAL系统

5、库对设备提供的三个服务层次：通用设备模型、驱动程序、头文件和访问函数（2）头文件和访问函数：对于部分NIOSII系统外设和一些自定制外设,HAL只提供头文件和访问函数。NIOSII系统的通用IO核：PIO核用户自定制的外设此外，对于具有特殊硬件特性的外设，不能使用通用API，HAL提供了UNIX类型的ioctl（）函数8/6/20216基于HAL的NIOSII系统应用程序开发1）NIOSIIIDE工程结构HAL系统库工程包含了所有的用户程序与系统硬件接口的必要信息HAL系统库工程紧密依赖于SOPCBuiler系统，保证了HAL与目标硬件的同步8/6/20217基于HAL的NIOSII系统应用

6、程序开发2）系统描述文件system.hsystem.h文件提供了完整的NIOSII系统硬件的描述，包括：外设的硬件配置外设的基地址外设的中断请求优先级外设的符号名8/6/20218基于HAL的NIOSII系统应用程序开发2）系统描述文件system.h8/6/20219基于HAL的NIOSII系统应用程序开发3）数据宽度和HAL类型定义对于嵌入式处理器，准确的数据宽度和精度定义是非常重要的，而标准C的数据类型宽度取决于编译器的约定。头文件alt_types.h定义了HAL类型8/6/202110基于HAL的NIOSII系统应用程序开发4）文件系统HAL提供支持UNIX风格的文件访问机制，用

7、户能够在基于HAL的文件系统中访问文件：（1）可以使用newlibC库中的文件I/O函数（2）可以使用HAL系统库提供的UNIX风格的文件I/O函数8/6/202111基于HAL的NIOSII系统应用程序开发4）文件系统HAL提供支持UNIX风格的文件访问机制，用户能够在基于HAL的文件系统中访问文件：（3）HAL将一个子文件系统注册为HAL文件系统的一个挂载点（mountpoint）；（4）HAL文件系统没